KR101912446B1 - Method and apparatus for detecting intruder - Google Patents

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KR101912446B1
KR101912446B1 KR1020170134865A KR20170134865A KR101912446B1 KR 101912446 B1 KR101912446 B1 KR 101912446B1 KR 1020170134865 A KR1020170134865 A KR 1020170134865A KR 20170134865 A KR20170134865 A KR 20170134865A KR 101912446 B1 KR101912446 B1 KR 101912446B1
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손현우
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주식회사 에스원
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Abstract

The present invention provides a method and a device for detecting intrusion, which is resistance to environmental noise and can obtain a valid signal corresponding to intrusion through a signal process of raw data without using expensive hardware. A radar sensor collects a digital I signal and a Q signal from a received RF signal, calculates each of absolute values of the digital I signal and the Q signal and convolutes the absolute values of the I signal and the Q signal. Next, the radar sensor calculates an average from the convoluted signal during a set time, sets a first threshold value for detecting the valid signal by applying an index weight filter function to the average, and detects the valid signal for detecting intrusion through a comparison between the average and the first threshold value.

Description

침입 감지 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING INTRUDER}≪ Desc / Clms Page number 1 > METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING INTRUDER &

본 발명은 침입 감지 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 FFT(Fast Fourier Transform)를 사용하지 않고 원시(raw) 데이터의 신호 처리를 이용한 침입 감지 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an intrusion detection method and apparatus, and more particularly, to an intrusion detection method and apparatus using signal processing of raw data without using an FFT (Fast Fourier Transform).

기존 레이더 센서에서는 노이즈와 유효 신호를 효과적으로 구분하기 위해 RF(radio frequency)단에서 디지털 신호로 변환된 원시(raw) 데이터로부터 FFT(Fast Fourier Transform)를 통해 주파수 특성을 추출하고, SNR(Signal to Noise Ratio)을 구한 후 유효 신호를 획득한다. 이렇게 획득한 유효 신호를 적절한 임계값과 비교하여 알람 여부를 판단하거나 원하는 데이터를 추출한다. In existing radar sensors, frequency characteristics are extracted from raw data converted to digital signals from a radio frequency (RF) stage through FFT (Fast Fourier Transform) to effectively distinguish between noise and valid signals, and SNR (Signal to Noise Ratio) and obtains the valid signal. The obtained valid signal is compared with an appropriate threshold value to determine whether an alarm is present or to extract desired data.

이때 RF(radio frequency) 고유의 특성으로 인한 하드웨어 노이즈 및 설치 환경에 따른 노이즈 등 다양한 노이즈가 존재하고, 레이더 센서에서는 이러한 노이즈를 제거하기 위해 소프트웨어적으로 다양한 방식을 활용하며, 대표적으로 차등필터를 적용한다. At this time, various noise such as hardware noise due to characteristic of RF (radio frequency) and noise due to installation environment exist, and radar sensors utilize various software methods to remove such noise, and a differential filter do.

즉, 대부분의 레이더 센서에서는 다양한 노이즈로 인해 원시 데이터를 적절한 임계값과 단순 비교하여 유효 신호를 판단하는 것이 불가능하여, 원시 데이터로부터 FFT를 통해 주파수 특성을 추출한 후, 신호 처리를 수행한다. That is, in most radar sensors, it is impossible to judge an effective signal by simply comparing raw data with an appropriate threshold value due to various noises. Therefore, the frequency characteristic is extracted from the raw data by FFT and signal processing is performed.

이러한 FFT는 복잡하고 많은 연산량을 필요로 하여, 임베디드 시스템(Embedded System)에서는 고성능의 MCU(Micro Controller Unit)를 사용하여야만 FFT 구현이 가능하고, MCU에서 별도의 FFT 하드웨어 DSP 블럭이 없는 경우 임베디드 시스템에서 FFT 및 이후 신호 처리를 수행하기는 사실상 불가능하다. Such an FFT is complex and requires a large amount of computation. In the case of an embedded system, a high performance MCU (Micro Controller Unit) must be used to implement an FFT. If there is no separate FFT hardware DSP block in the MCU, It is virtually impossible to perform the FFT and subsequent signal processing.

또한 FFT 이후 신호처리에서 유효 신호의 구별을 위해서 널리 사용되는 SNR의 경우 환경 노이즈의 변화량에 따라서 감지하고자 하는 신호의 구분이 어려워, 무감지의 확룔이 높아지며, 오보의 확률 또한 증가한다. 예를 들어 환경 노이즈가 거의 없는 곳에서의 SNR은 유효 신호 추출에 매우 유리하나, 환경 노이즈가 큰 곳에서 크기가 작은 신호는 사실상 추출이 어렵거나 불가능한 경우가 있다. 이에 차등필터를 적용하여 환경 노이즈나 원치 않는 신호를 제거하며, 환경 변화가 심한 경우 즉 비, 바람 등이나, 온도나 습도 등의 영향이 급격하게 변화하는 등의 다양한 상황에서는 복잡하고 많은 연산량을 필요로 하는 신호처리가 수행되어야 한다. Also, in the case of the widely used SNR for distinguishing the valid signal in the post-FFT signal processing, it is difficult to distinguish the signal to be detected according to the variation of the environmental noise, and the probability of false detection increases. For example, SNR at a location where there is little environmental noise is very useful for extracting the valid signal, but it is sometimes difficult or impossible to extract a signal with a small size where the environmental noise is large. The differential filter removes environmental noise and unwanted signals. It is complicated and requires a large amount of computation in a variety of situations, such as when the environmental change is severe, that is, when the influence of rain, wind, or temperature or humidity changes rapidly. Signal processing should be performed.

본 발명이 해결하려는 과제는 환경 노이즈에 강인하고, 고가의 하드웨어를 사용하지 않으면서 원시 데이터의 신호 처리를 통해 침입에 해당하는 유효 신호를 획득할 수 있는 침입 감지 방법 및 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide an intrusion detection method and apparatus capable of acquiring an effective signal corresponding to an intrusion through signal processing of raw data, which is resistant to environmental noise and does not use expensive hardware.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 레이더 센서에서 침입을 감지하는 방법이 제공된다. 침입 감지 방법은 수신된 RF 신호로부터 디지털 I 신호 및 Q 신호를 수집하는 단계, 디지털 I 신호 및 Q 신호의 절대값을 각각 계산하는 단계, 상기 I 신호 및 Q 신호의 절대값을 컨볼루션하는 단계, 설정된 시간 동안 컨볼루션된 신호로부터 평균을 계산하는 단계, 상기 평균에 지수 가중 필터 함수를 적용하여 유효 신호 검출을 위한 제1 임계값을 설정하는 단계, 그리고 상기 평균과 상기 제1 임계값의 비교를 통해 침입 감지를 위한 유효 신호를 검출하는 단계를 포함한다. According to one embodiment of the present invention, a method of detecting an intrusion in a radar sensor is provided. The intrusion detection method includes the steps of: collecting a digital I signal and a Q signal from a received RF signal; calculating an absolute value of a digital I signal and a Q signal, respectively; convolving an absolute value of the I signal and the Q signal; Calculating an average from the convolved signal for a set time, applying an exponential weighted filter function to the average to set a first threshold for valid signal detection, and comparing the average to the first threshold And detecting a valid signal for intrusion detection through the second interface.

상기 제1 임계값을 설정하는 단계는 상기 평균에 지수 가중 필터 함수를 적용하여 기준 값을 생성하는 단계, 그리고 상기 기준 값에 비례하는 값으로 상기 제1 임계 값을 설정하는 단계를 포함할 수 있다. The step of setting the first threshold value may include generating a reference value by applying an exponential weighting filter function to the average and setting the first threshold value to a value proportional to the reference value .

상기 침입 감지 방법은 상기 유효 신호로 검출된 신호의 평균과 상기 침입 감지를 위해 설정된 제2 임계 값의 비교를 통해 침입 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. The intrusion detection method may further include determining whether to intrusion via comparison between an average of the signals detected as the valid signal and a second threshold value set for the intrusion detection.

상기 수집하는 단계는 상기 RF 신호를 중간 주파수 신호로 하향 변환하는 단계, 그리고 상기 중간 주파수 신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 단계를 포함할 수 있다. The collecting may include down-converting the RF signal to an intermediate frequency signal, and converting the intermediate frequency signal from an analog signal to a digital signal.

상기 기준 값을 생성하는 단계는 직전에 생성된 기준 값과 현재 시점에서 계산된 상기 평균에 각각 지수 함수적인 제1 및 제2 가중치를 적용하여 상기 현재 시점에서의 기준 값을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 및 제2 가중치의 합은 1이고, 환경 요인에 따라 변경될 수 있다. Generating the reference value includes generating a reference value at the current time point by applying exponential first and second weights to the reference value generated immediately before and the average calculated at the current time point, , The sum of the first and second weights is 1, and can be changed according to environmental factors.

본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 레이더 센서에서 침입을 감지하기 위한 침입 감지 장치가 제공된다. 침입 감지 장치는 수신된 RF 신호로부터 디지털 I 신호 및 Q 신호를 수집하는 수신부, 상기 I 신호 및 Q 신호의 절대값을 각각 계산하는 절대값 계산부, 상기 I 신호 및 Q 신호의 절대값을 컨볼루션하는 컨볼루션 연산부, 정해진 시간 동안 컨볼루션된 신호로부터 평균을 계산하는 평균 필터, 상기 평균에 지수 가중 필터 함수를 적용하여 기준 값을 생성하는 지수 가중 필터, 그리고 상기 기준 값으로부터 유효 신호 검출을 위한 제1 임계값을 설정하고, 상기 평균과 상기 제1 임계값의 비교를 통해 침입 감지를 위한 유효 신호를 검출하는 신호 검출부를 포함한다. According to another embodiment of the present invention, there is provided an intrusion detection device for detecting an intrusion in a radar sensor. The intrusion sensing apparatus includes a receiver for acquiring a digital I signal and a Q signal from a received RF signal, an absolute value calculator for calculating an absolute value of the I signal and the Q signal, an absolute value calculator for calculating an absolute value of the I signal and the Q signal, An exponential weighting filter for generating a reference value by applying an exponential weighting filter function to the average, and an exponential weighting filter for extracting a valid signal from the reference value, And a signal detector for detecting a valid signal for intrusion detection by comparing the average and the first threshold value.

상기 신호 검출부는 상기 기준 값에 비례하는 값으로 상기 제1 임계값을 설정할 수 있다. The signal detector may set the first threshold value to a value proportional to the reference value.

상기 침입 감지 장치는 상기 유효 신호로 검출된 신호의 평균과 상기 침입 감지를 위해 설정된 제2 임계 값의 비교를 통해 침입 여부를 결정하는 침입 결정부를 더 포함할 수 있다. The intrusion detection apparatus may further include an intrusion determination unit for determining whether to intrusion through comparison between an average of the signals detected by the valid signal and a second threshold value set for detecting the intrusion.

상기 지수 가중 필터는 직전에 생성된 기준 값과 현재 시점에서 계산된 상기 평균에 각각 지수 함수적인 제1 및 제2 가중치를 적용하여 상기 현재 시점에서의 기준 값을 생성하며, 상기 제1 및 제2 가중치의 합은 1이고, 환경 요인에 따라 변경될 수 있다. Wherein the exponential weighting filter generates a reference value at the current point by applying exponential first and second weights to the reference value generated immediately before and the average calculated at the current point, The sum of the weights is 1, and can be changed according to environmental factors.

본 발명의 실시 예에 의하면, FFT를 사용하지 않음으로써, 고가의 하드웨어 구성 없이 기존의 레이더 센서에 즉시 적용이 가능하며, 신호의 충분한 증폭 및 환경 노이즈 최소화로 오보 및 무감지 확률을 줄일 수 있다. According to the embodiment of the present invention, since the FFT is not used, it can be immediately applied to existing radar sensors without expensive hardware configuration, and the probability of false detection and non-detection can be reduced by sufficient amplification of signals and minimization of environmental noise.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 침입 감지 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 수신부의 출력 신호인 원시 데이터 신호의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 침입 감지 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 디지털 신호로 변환된 원시 데이터 신호와 본 발명의 실시 예에 따른 평균 필터를 통과한 신호의 일 예를 나타낸 도면이다.
1 is a diagram schematically showing the configuration of an intrusion detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing an example of a raw data signal which is an output signal of the receiving unit shown in FIG.
3 is a flowchart illustrating an intrusion detection method according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an example of a raw data signal converted into a digital signal and a signal passed through an average filter according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification and claims, when a section is referred to as "including " an element, it is understood that it does not exclude other elements, but may include other elements, unless specifically stated otherwise.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 침입 감지 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. Now, an intrusion detection method and apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 침입 감지 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an intrusion detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 침입 감지 장치(100)는 수신부(110), 절대값 계산부(120), 컨볼루션 연산부(130), 평균 필터(140), 지수 가중 필터(150), 신호 결정부(160) 및 침입 결정부(170)를 포함한다. 침입 감지 장치(100)는 레이더 센서 자체일 수도 있고, 레이더 센서 내 구현될 수 있다. 1, the intrusion detection apparatus 100 includes a receiving unit 110, an absolute value calculating unit 120, a convolution calculating unit 130, an averaging filter 140, an exponential weighting filter 150, 160 and an intrusion determination unit 170. [ The intrusion detection device 100 may be a radar sensor itself or a radar sensor.

레이더 센서는 신호를 송신하고, 감지 영역 내 물체로부터 반사되는 신호를 수신하고, 수신된 신호를 처리하여 감지 영역 내 침입을 감지한다. The radar sensor transmits a signal, receives a signal reflected from an object in the sensing area, and processes the received signal to detect intrusion in the sensing area.

구체적으로, 수신부(110)는 수신되는 RF 신호를 중간 주파수 하향 변환을 수행한 후, 아날로그 신호에서 디지털 신호의 I 신호(in-phase signal) 및 Q 신호(quadrature signal)로 변환한다. 그리고 디지털 신호로 변환된 I 신호 및 Q 신호를 절대값 계산부(120)로 출력한다. Specifically, the receiving unit 110 converts the received RF signal into an in-phase signal and a quadrature signal of a digital signal after performing an intermediate frequency down-conversion. And outputs the I signal and the Q signal converted into the digital signal to the absolute value calculation unit 120.

절대값 계산부(120)는 I 신호와 Q 신호의 절대값(ABS.I, ABS.Q)을 각각 계산하고, I 신호와 Q 신호의 절대값(ABS.I, ABS.Q)을 컨볼루션 연산부(130)로 출력한다. The absolute value calculator 120 calculates absolute values (ABS.I and ABS.Q) of the I signal and the Q signal, respectively, and outputs the absolute values (ABS.I, ABS.Q) of the I signal and the Q signal to convolution And outputs it to the calculation unit 130.

컨볼루션 연산부(130)는 설정된 시간 동안 I 신호의 절대값(ABS.I)과 Q 신호의 절대값(ABS.Q)을 컨볼루션하여 출력한다. 컨볼루션은 수학식 1과 같이 계산될 수 있다. The convolution operation unit 130 convolutes and outputs the absolute value (ABS.I) of the I signal and the absolute value (ABS.Q) of the Q signal for the set time. The convolution can be calculated as shown in Equation (1).

Figure 112017102352601-pat00001
Figure 112017102352601-pat00001

즉, 수신부(110)에서 수신된 신호의 크기가 클수록 I 신호와 Q 신호의 절대값(ABS.I, ABS.Q)이 크며, I 신호의 절대값(ABS.I)과 Q 신호의 절대값(ABS.Q)의 컨볼루션을 취함으로써, 신호(침입 등에 의한 유효 신호)를 증폭시킴으로써, 침입 등에 의한 신호 변화의 구분을 용이하게 할 수 있다.That is, as the magnitude of the signal received by the receiving unit 110 increases, the absolute values (ABS.I, ABS.Q) of the I signal and the Q signal become larger and the absolute value (ABS.I) of the I signal and the absolute value (Effective signal due to intrusion or the like) is amplified by taking the convolution of the signal (ABS.Q), it is possible to easily distinguish the signal change due to intrusion or the like.

평균 필터(140)는 설정된 시간 동안 컨볼루션된 신호(Conv)로부터 평균값을 계산한 후 지수 가중 필터(150) 및 신호 결정부(160)로 출력한다. 이러한 평균 필터(140)에 의해 컨볼루션된 신호(Conv)로부터 다양한 환경 요인에 의한 백색잡음(White noise)이 제거된다. The average filter 140 calculates an average value from the convolved signal Conv for a predetermined time and outputs it to the exponential weighting filter 150 and the signal determining unit 160. This average filter 140 removes white noise due to various environmental factors from the convolved signal Conv.

레이더 센서의 특성상 유효 신호가 없을 때도 설치 환경에 따라 전파의 크기는 항상 다르게 나타나며, 환경의 변화에 따라 전파의 크기도 변화하여, 유효 신호의 변화를 추출하기가 어렵다. 따라서 본 발명의 실시 예에서는 지수 가중 필터(150)를 이용한다. 지수 가중 필터(150)를 이용하여 유효 신호와 비교하는 배경 신호를 환경에 따라 적응시킨다. Due to the characteristics of the radar sensor, the size of the radio wave always changes according to the installation environment even when there is no valid signal, and it is difficult to extract the change of the effective signal due to the change of the radio wave size according to the change of the environment. Therefore, in the embodiment of the present invention, an exponential weighting filter 150 is used. An exponential weighting filter 150 is used to adapt the background signal to be compared with the valid signal according to the environment.

지수 가중 필터(150)는 평균 필터(140)로부터 출력된 신호에 지수 가중 필터 함수를 적용하여, 평균 필터(140)로부터 출력된 신호로부터 임계값 설정을 위한 기준 값(

Figure 112017102352601-pat00002
)을 생성한 후, 기준 값을 신호 결정부(160)로 출력한다. 지수 가중 필터 함수는 수학식 2와 같이 표현될 수 있다. The exponential weighting filter 150 applies an exponential weighting filter function to the signal output from the averaging filter 140 to extract a reference value
Figure 112017102352601-pat00002
And outputs the reference value to the signal determination unit 160. [ The exponential weighting filter function can be expressed as Equation (2).

Figure 112017102352601-pat00003
Figure 112017102352601-pat00003

여기서,

Figure 112017102352601-pat00004
는 현재 시점(k)에서의 기준 값으로서, 가중치를 적용한 추정값이다.
Figure 112017102352601-pat00005
는 직전 시점(k-1)에서의 추정값이며,
Figure 112017102352601-pat00006
는 현재 시점(k)에서의 측정값으로, 평균 필터(150)로부터 출력된 평균 신호이다. α는 가중치로서, 지수함수적인 상수이다. α는 환경 요인에 따라 변경될 수 있다. here,
Figure 112017102352601-pat00004
Is a reference value at the current point (k), and is an estimated value to which a weight is applied.
Figure 112017102352601-pat00005
Is an estimated value at the immediately preceding time point (k-1)
Figure 112017102352601-pat00006
Is an average signal output from the averaging filter 150 as a measured value at the current point (k). α is a weight and is an exponential constant. α can be changed according to environmental factors.

이때, α 값을 감소시키면 원시 데이터 신호가 환경 변화에 둔감해져 전체 시스템은 민감해지고, α 값을 증가시키면 원시 데이터 신호가 환경 변화에 예민해져 전체 시스템이 둔감해진다. α는 평균 필터에서의 단위 개수보다 크게 설정된다. At this time, if the value of [alpha] is decreased, the original data signal becomes insensitive to the environment change, and the whole system becomes sensitive. If the value of [alpha] is increased, the original data signal becomes sensitive to environmental change and the whole system becomes insensitive. ? is set to be larger than the unit number in the average filter.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 재귀식을 활용한 지수 가중 필터(150)를 적용함으로써, 원시 데이터 신호를 환경의 변화에 효과적으로 적응시킬 수 있다. As described above, in the embodiment of the present invention, by applying the exponential weighting filter 150 using the recursive equation, the primitive data signal can be effectively adapted to the change of the environment.

신호 결정부(160)는 평균 필터(140)로부터 출력된 신호(

Figure 112017102352601-pat00007
)와 지수 가중 필터(150)로부터 출력된 기준 값(
Figure 112017102352601-pat00008
)을 비교하여, 유효 신호를 판단한다. 구체적으로, 신호 결정부(160)는 지수 가중 필터(150)로부터 출력된 기준 값(
Figure 112017102352601-pat00009
)을 토대로 임계값을 설정하고, 평균 필터(140)로부터 출력된 신호(
Figure 112017102352601-pat00010
)와 설정된 임계값을 비교하여 유효 신호를 판단한다. 임계값은 평균 필터(140)로부터 출력된 신호(
Figure 112017102352601-pat00011
)에 비례한 값으로 결정될 수 있으며 이때 적용되는 비례 계수는 해당 시스템에 따라서 적절하게 지정될 수 있다. The signal determining unit 160 receives the signal (
Figure 112017102352601-pat00007
) And an exponential weighting filter 150
Figure 112017102352601-pat00008
) To judge the valid signal. Specifically, the signal determination unit 160 determines a reference value (a reference value) output from the exponential weighting filter 150
Figure 112017102352601-pat00009
And outputs the signal output from the average filter 140 (
Figure 112017102352601-pat00010
) And the set threshold value to determine the valid signal. The threshold value is a signal ("
Figure 112017102352601-pat00011
), And the proportional coefficient applied at this time can be appropriately designated according to the system.

침입 결정부(170)는 유효 신호로 판단된 신호(

Figure 112017102352601-pat00012
)를 침입 감지를 위해 설정된 임계값과 비교하여 침입 여부를 결정한다. The intrusion determination unit 170 determines whether or not the signal
Figure 112017102352601-pat00012
) With the threshold value set for intrusion detection to determine whether or not to intrusion.

도 2는 도 1에 도시된 수신부의 출력 신호인 원시 데이터 신호의 일 예를 나타낸 도면이다. 2 is a diagram showing an example of a raw data signal which is an output signal of the receiving unit shown in FIG.

디지털 신호로 변환된 I 신호 및 Q 신호는 도 2와 같이 양수와 음수가 모두 존재하며, 수신부(110)에서 수신된 신호의 크기가 클수록 I 신호 및 Q 신호의 절대값이 커지게 된다. 또한 침입 감지 영역 내의 물체의 변화에 따라 수신되는 전파의 양도 변화한다. 이때 신호가 급격히 변화하며, 임펄스성 노이즈 신호와는 구분된다. As shown in FIG. 2, both the I signal and the Q signal converted into the digital signal have both positive and negative numbers. The larger the magnitude of the signal received by the receiver 110, the larger the absolute value of the I signal and the Q signal. In addition, the amount of the received radio wave varies according to the change of the object in the intrusion detection area. At this time, the signal changes abruptly and is separated from the impulsive noise signal.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 침입 감지 방법을 나타낸 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating an intrusion detection method according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참고하면, 레이더 센서는 RF 신호를 수신하면(S310), 중간 주파수 하향 변환을 수행한 후, 아날로그 신호에서 디지털 신호의 I 신호 및 Q 신호로 변환한다(S320). Referring to FIG. 3, the radar sensor receives an RF signal (S310), performs intermediate frequency down-conversion, and then converts the analog signal into an I signal and a Q signal of a digital signal (S320).

레이더 센서는 디지털 신호로 변환된 I 신호 및 Q 신호의 절대값을 계산한 후(S330), I 신호와 Q 신호의 절대값을 컨볼루션한다(S340). The radar sensor calculates an absolute value of the I signal and the Q signal converted into the digital signal (S330), and then, the absolute value of the I signal and the Q signal is convoluted (S340).

레이더 센서는 정해진 시간 동안 컨볼루션된 신호로부터 평균을 계산하며(S350), 계산된 평균에 지수 가중 필터 함수를 적용하여 임계값 설정을 위한 기준 값을 생성한다(S360). The radar sensor calculates an average from the convolved signal for a predetermined time (S350), and applies an exponentially weighted filter function to the calculated average to generate a reference value for threshold setting (S360).

레이더 센서는 기준 값에 비례한 값으로 임계값을 설정하고(S370), 컨볼루션된 신호로부터 계산된 평균과 임계값을 비교하여 해당 신호가 침입 등에 의한 유효 신호에 해당하는지 검출한다(S380). The radar sensor sets a threshold value to a value proportional to the reference value (S370), compares the average calculated from the convoluted signal with a threshold value, and detects whether the corresponding signal corresponds to an effective signal due to intrusion or the like (S380).

레이더 센서는 유효 신호로 검출된 신호의 평균을 침입 감지를 위해 설정된 인계값과 비교함으로써, 침입 여부를 결정한다(S390). The radar sensor determines whether the intruder is intruding by comparing the average of the signals detected as the valid signal with the handover value set for intrusion detection (S390).

도 4는 디지털 신호로 변환된 원시 데이터 신호와 본 발명의 실시 예에 따라서 검출된 유효 신호의 일 예를 나타낸 도면이다. 4 is a diagram showing an example of a raw data signal converted into a digital signal and an effective signal detected according to an embodiment of the present invention.

도 4의 왼쪽 그래프는 디지털 신호로 변환된 원시 데이터 신호를 나타내고, 도 5의 오른쪽 그래프에서 (A)는 본 발명의 실시 예에 따른 평균 필터(140)로부터 출력된 신호(

Figure 112017102352601-pat00013
)를 나타내고, (B)는 본 발명의 실시 예에 따른 지수 가중 필터(150)로부터 출력되는 기준 값에 비례하여 설정된 임계값을 나타낸다. The left graph of FIG. 4 shows a raw data signal converted into a digital signal, and in the right graph of FIG. 5, (A) shows a signal output from the average filter 140 according to the embodiment of the present invention
Figure 112017102352601-pat00013
(B) represents a threshold value set in proportion to the reference value output from the exponential weighting filter 150 according to the embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 디지털 신호로 변환된 원시 데이터 신호는 유효 신호 영역 이외의 영역에서도 유효 신호와 유사한 크기를 가지는 신호들이 존재한다. 따라서, 디지털 신호로 변환된 원시 데이터 신호와 침입 감지를 위해 설정된 임계값을 비교하여 침입 감지를 판단하기가 어렵다. Referring to FIG. 4, in the original data signal converted into the digital signal, there exist signals having a size similar to that of the effective signal even in an area other than the effective signal area. Therefore, it is difficult to determine intrusion detection by comparing a raw data signal converted into a digital signal with a threshold value set for intrusion detection.

그러나 도 4의 오른쪽 그래프에 나타낸 바와 같이, 지수 가중 필터(150)로부터 출력되는 기준 값에 비례하여 임계값을 설정하고, 평균 필터(140)로부터 출력된 신호(

Figure 112017102352601-pat00014
)와 설정된 임계값을 비교함으로써, 유효 신호를 결정할 수 있다. 이렇게 하면, 유효 신호 영역에서만 유효 신호가 검출되고, 유효 신호 영역 이외의 영역에서는 유효 신호가 검출되지 않는다. However, as shown in the right graph of FIG. 4, the threshold value is set in proportion to the reference value output from the exponential weighting filter 150, and the signal output from the average filter 140
Figure 112017102352601-pat00014
) And the set threshold value, the valid signal can be determined. In this way, the valid signal is detected only in the valid signal area, and no valid signal is detected in the area other than the valid signal area.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 연산량이 많은 FFT를 사용하지 않고, FFT 이후 SNR을 계산하지 않고, 컨볼루션을 이용한 신호 증폭과 평균 필터(140)를 이용한 노이즈 제거 및 지수 가중 필터(150)를 이용한 임계값 업데이트를 활용하여 유효 신호 영역에 대해서만 유효 신호를 효과적으로 검출할 수 있다. As described above, according to the embodiment of the present invention, the signal amplification using the convolution, the noise removal using the averaging filter 140, and the exponential weighting filter 150 The validity signal can be effectively detected only for the valid signal region.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

Claims (9)

레이더 센서에서 침입을 감지하는 방법으로서,
수신된 RF 신호로부터 디지털 I 신호 및 Q 신호를 수집하는 단계,
디지털 I 신호 및 Q 신호의 절대값을 각각 계산하는 단계,
상기 I 신호 및 Q 신호의 절대값을 컨볼루션하는 단계,
설정된 시간 동안 컨볼루션된 신호로부터 평균을 계산하는 단계,
상기 평균에 지수 가중 필터 함수를 적용하여 유효 신호 검출을 위한 제1 임계값을 설정하는 단계, 그리고
상기 평균과 상기 제1 임계값의 비교를 통해 침입 감지를 위한 유효 신호를 검출하는 단계
를 포함하는 침입 감지 방법.
A method of detecting an intrusion from a radar sensor,
Collecting a digital I signal and a Q signal from the received RF signal,
Calculating the absolute values of the digital I signal and the Q signal, respectively,
Convolving absolute values of the I signal and the Q signal;
Calculating an average from the convolved signal for a set time,
Applying an exponential weighting filter function to the average to set a first threshold for effective signal detection, and
Detecting an effective signal for intrusion detection by comparing the average and the first threshold value
Wherein the intrusion detection method comprises the steps of:
제1항에서,
상기 제1 임계값을 설정하는 단계는
상기 평균에 지수 가중 필터 함수를 적용하여 기준 값을 생성하는 단계, 그리고
상기 기준 값에 비례하는 값으로 상기 제1 임계 값을 설정하는 단계를 포함하는 침입 감지 방법.
The method of claim 1,
The step of setting the first threshold value
Applying an exponential weighting filter function to the average to generate a reference value, and
And setting the first threshold value to a value proportional to the reference value.
제1항에서,
상기 유효 신호로 검출된 신호의 평균과 상기 침입 감지를 위해 설정된 제2 임계 값의 비교를 통해 침입 여부를 결정하는 단계
를 더 포함하는 침입 감지 방법.
The method of claim 1,
Determining whether to intrusion through comparison of an average of signals detected with the valid signal and a second threshold value set for detecting the intrusion;
Further comprising:
제1항에서,
상기 수집하는 단계는
상기 RF 신호를 중간 주파수 신호로 하향 변환하는 단계, 그리고
상기 중간 주파수 신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 단계를 포함하는 침입 감지 방법.
The method of claim 1,
The collecting step
Down converting the RF signal into an intermediate frequency signal, and
And converting the intermediate frequency signal from an analog signal to a digital signal.
제2항에서,
상기 기준 값을 생성하는 단계는 직전에 생성된 기준 값과 현재 시점에서 계산된 상기 평균에 각각 지수 함수적인 제1 및 제2 가중치를 적용하여 상기 현재 시점에서의 기준 값을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 제1 및 제2 가중치의 합은 1이고, 환경 요인에 따라 변경되는 침입 감지 방법.
3. The method of claim 2,
Generating the reference value includes generating a reference value at the current time point by applying exponential first and second weights to the reference value generated immediately before and the average calculated at the current time point, ,
Wherein the sum of the first and second weights is 1 and is changed according to environmental factors.
레이더 센서에서 침입을 감지하기 위한 침입 감지 장치로서,
수신된 RF 신호로부터 디지털 I 신호 및 Q 신호를 수집하는 수신부,
상기 I 신호 및 Q 신호의 절대값을 각각 계산하는 절대값 계산부,
상기 I 신호 및 Q 신호의 절대값을 컨볼루션하는 컨볼루션 연산부,
정해진 시간 동안 컨볼루션된 신호로부터 평균을 계산하는 평균 필터,
상기 평균에 지수 가중 필터 함수를 적용하여 기준 값을 생성하는 지수 가중 필터, 그리고
상기 기준 값으로부터 유효 신호 검출을 위한 제1 임계값을 설정하고, 상기 평균과 상기 제1 임계값의 비교를 통해 침입 감지를 위한 유효 신호를 검출하는 신호 검출부
를 포함하는 침입 감지 장치.
An intrusion detection device for detecting an intrusion from a radar sensor,
A receiver for collecting the digital I signal and the Q signal from the received RF signal,
An absolute value calculator for calculating an absolute value of the I signal and the Q signal,
A convolution operation unit for convoluting absolute values of the I signal and the Q signal,
An average filter that calculates an average from the convolved signal for a predetermined time,
An exponential weighting filter for generating a reference value by applying an exponential weighting filter function to the average, and
A signal detector for detecting a valid signal for intrusion detection by setting a first threshold value for detecting an effective signal from the reference value and comparing the average value with the first threshold value,
And an intrusion detection device.
제6항에서,
상기 신호 검출부는 상기 기준 값에 비례하는 값으로 상기 제1 임계값을 설정하는 침입 감지 장치.
The method of claim 6,
Wherein the signal detector sets the first threshold value to a value proportional to the reference value.
제6항에서,
상기 유효 신호로 검출된 신호의 평균과 상기 침입 감지를 위해 설정된 제2 임계 값의 비교를 통해 침입 여부를 결정하는 침입 결정부
를 더 포함하는 침입 감지 장치.
The method of claim 6,
And an intrusion determination unit for determining whether to intrusion through comparison between an average of the signals detected as the valid signal and a second threshold value set for detecting the intrusion,
The intrusion detection apparatus further comprising:
제6항에서,
상기 지수 가중 필터는 직전에 생성된 기준 값과 현재 시점에서 계산된 상기 평균에 각각 지수 함수적인 제1 및 제2 가중치를 적용하여 상기 현재 시점에서의 기준 값을 생성하며,
상기 제1 및 제2 가중치의 합은 1이고, 환경 요인에 따라 변경되는 침입 감지 장치.
The method of claim 6,
Wherein the exponential weighting filter generates a reference value at the current point by applying exponential first and second weights to the reference value generated immediately before and the average calculated at the current point,
Wherein the sum of the first and second weights is 1, and is changed according to environmental factors.
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